[pt] Neste trabalho, foram feitas experiências de redução em
temperaturas na
faixa de 900°C a 1300°C, usando briquetes auto-redutores
contendo óxidos de
manganês e carvão vegetal, visando investigar o processo
de redução de MnO2
para MnO. É apresentado um panorama geral do manganês,
indicando os
principais produtos, entre eles, o MnO para uso
agropecuário e a liga FeMn,
insumo siderúrgico e evidenciando os aspectos
termodinâmicos e cinéticos no
processamento para a obtenção destes produtos. Cabe
assinalar que o MnO é um
produto intermediário no processo de fabricação da liga
ferro-manganês.
Mostram-se também detalhes do procedimento experimental,
caracterização dos
materiais utilizados e as discussões sobre os resultados
obtidos. Na determinação
das conversões de MnO foi utilizado o método de análise
química de titulação por
complexometría com EDTA. A partir dos resultados
experimentais foi proposto
um modelo para determinação dos parâmetros cinéticos.
Pelos resultados da
redução de Mn+4 para Mn+2, foi possível distinguir dois
estágios nas temperaturas
ensaiadas. O primeiro estágio foi marcado por altas
velocidades de reação, a até
aproximadamente 10 minutos de experimentação, alcançando
conversões elevadas
de MnO; como foi o caso dos ensaios nas temperaturas de
1000°C e 1200°C, que
já indicavam em 10 minutos valores de conversões iguais a
0.94. Já para o
segundo estágio, após os 10 minutos iniciais de
experimentação, as velocidades e
os valores da conversão apresentaram uma queda, sugerindo
que o produto do
primeiro estágio, o MnO, poderia estar começando a se
transformar em outra
substancia ( provavelmente o Mn3C ). Por não ser objetivo
desta dissertação
determinar a natureza da citada transformação, apenas a
evidência de sua
ocorrência foi aqui explicitada, ficando os estudos mais
detalhados para outro
trabalho. O modelo cinético concluiu que o processo se
passava essencialmente
em duas etapas : uma para tempos curtos e outra para
tempos longos, sendo o
tempo de experimentação em torno de 10 minutos a fronteira
destas etapas . O valor da energia de ativação para a
etapa em tempos menores, ou seja, inferiores a
10 minutos, foi, nas temperaturas estudadas, 1000, 1100,
1150 e 1200°C, de 11,50
KJ/mol e o fator de freqüência pré-exponencial 0,057 mHz,
sugerindo um
controle difusional.. Já para os tempos maiores que 10
minutos, os experimentos
nas temperaturas de 900, 1000, 1100, 1150, 1200 e 1300°C,
muito embora não se
tenha pesquisado a natureza do novo composto (
possivelmente o carboneto de
manganês ), forneceu para a energia de ativação o valor de
46,10 KJ/mol e para o
fator de freqüência pré-exponencial 48,045 Hz, sugerindo,
em conseqüência, um
mecanismo predominantemente misto, ou seja,
equilibradamente difusional e
químico. / [en] In this work, aiming at the investigation on the reduction
process of
manganese dioxide to manganese oxide, experiments were
made using selfreducing
briquettes containing manganese oxides and charcoal, at
temperatures
ranging from 900 to 1300oC. A general overview of the
manganese is presented,
indicating its principal products such as, the farming
usage of MnO and the
steelmaking application of the FeMn alloys, also
emphasizing the
thermodynamical and kinectical aspects of their
productions. It is worthwhile to
emphasize that MnO is an intermediary product in the
production of the FeMn
alloy. Experimental details concerning materials
characterization and discussion
on the obtained results, are also presented. In the
determination of the MnO
conversion the complexometric titration with EDTA chemical
procedure was
applied. From these determinations a model was proposed
for the calculation of
the kinectic parameters. The experimental results of
reduction, from Mn+4
towards Mn+2 , it was possible to identify two stages for
the reactions in the
temperature range from 900 to 1300 C. An onset stage was
marked by high
reaction rates, lasting for the first 10 minutes,
achieving high MnO conversions.
In the experiments carried out in the range of 1000 to
1200oC, for instance, a 0,94
conversion was attained within just 10 minutes. As for the
second stage,
beginning after 10 minutes, the conversion showed a
decrease, suggesting that the
product of the first stage, the MnO, could be suffering a
transformation,
generating an other substance - probably Mn3C. Being this
a new process, out of
the scope of this work, its elucidation is left here as a
suggestion for later works.
Wrapping up the kinetic model, a time frontier between the
two processes, around
10 minutes, was considered . Below this limit, i.e., in
the temperatures - 1000,
1100, 1150 and 1200oC -, the process exhibited an apparent
activation energy of
11.50 kJ x mol -1 and a pre-exponential frequency factor
of 57 µHz, inferring a diffusion control. As for times
beyond 10 minutes, in experiments at 900, 1000,
1100, 1150, 1200 e 1300°C, though the nature of a new
compound was not probed
- possibly a manganese carbide - it was possible to
measure a new apparent
activation energy, 46.10 kJ x mol -1 , with a pre-
exponential frequency factor of 48
Hz, values coherent with a mixed control, i.e., between
the diffusional and the
chemical mechanisms.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:11024 |
| Date | 13 December 2007 |
| Creators | FERRY SABEL BELISARIO BENIQUE |
| Contributors | JOSE CARLOS D ABREU |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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